最小二乘法在波片相位延迟精密测量中的应用

"基于最小二乘拟合的波片相位延迟测量技术是光学领域中一项重要的测量方法，用于精确地确定波片的相位延迟。这种方法利用最小二乘法来拟合光强与波片方位角之间的关系，从而得出波片的延迟信息。文章介绍了一种新的测量系统，该系统通过将波片置于起偏器和检偏器之间，通过步进电机控制波片的旋转，以此来观测和分析光强的变化。系统稳定性的关键因素包括检偏器的方位角范围、采样间隔、接收器件的非线性效应以及系统误差源。实验结果显示，该系统在特定条件下具有高精度，但不适用于λ/2波片的测量，且存在特定角度区域的检测重复偏差。" 在光学系统中，波片是一种能够改变光波相位差的光学元件，广泛应用于偏振光的研究和应用。本文提出的测量方法基于最小二乘法，这是一种统计学上的优化技术，用于找到一组数据的最佳近似直线或曲线，以最大程度地减少数据点与拟合曲线之间的差异。在这里，它被用来拟合出射光强随波片方位角变化的曲线，从而推算出波片的相位延迟。 系统分析了几个关键影响测量精度的因素。首先，系统稳定性受到检偏器方位角的限制，最稳定的工作范围是检偏器方位角在±38°内，且采样间隔需小于10°。其次，接收器件的非线性效应是导致系统误差的重要原因，特别是二次非线性效应，这可能引入显著的系统误差。此外，波片的初始角度误差和检偏器的方位角误差对测量结果也有显著影响。最后，系统的检测重复偏差在大部分角度下小于0.1°，但在0°、180°、360°附近可能存在较大偏差。 这项研究强调了在可见光谱范围内，该测量系统的精度相对恒定，这表明该方法适用于宽范围的光学实验和应用。然而，由于特定条件下的局限性，如λ/2波片的测量不适用，以及在某些角度区域的偏差，对于实际应用中的波片参数测量，需要结合具体情况进行校准和优化。 基于最小二乘拟合的波片相位延迟测量技术提供了一种高效且精确的测量手段，但同时也揭示了需要关注的系统误差源和操作限制。对于光学研究人员和工程师来说，理解和掌握这些因素对于优化实验设计和提高测量精度至关重要。